Синхронизатор с постоянным временем опережения Советский патент 1979 года по МПК H02J3/42 

1

Иарбрегение относится к элекгроэнергегике и может быть использовано в энергосистемах для автоматического включения синхронных генераторов ни параллельную работу.

Известен синхронизатор с постоянным временем опережения, содержащий формирователи импульсов, вход каждого из которых служит для подключения на напряжение сети и генератора, триггеры, к входу каждого из которых подключен выход соответсгвукдцего формирования, фильтры нижних частот, включенные на выходе каждого из триггеров, и релейный блок на выходе синхронизатора l.

Однако известное устройство при малых угловых скоростях скольжения работает неудовлетворительно.

;Целью.изобретения является повышение точности во всем диапазоне допустимых угловых скоростей скольжения, в том числе при малых их значениях.

Для этого синхронизатор с постоянным временем сиерёжения, содержащий формврователи импульсов, вход каждого из которых служит для подключения на Hanps жение сети и гейерагора, триггеры, к входу каждого из которых подключен ыл ход соответствукяцего формирователя, фильтры, нижних частот, включенные на выходе каждого из триггеров, и релейный блок на выходе синхронизатора, снабжен выходным триггером, инверторами фаз Н управляемыми импульсными генераторами, причем вход каждого из управляемьрс генераторов подключен к выходу соответствующего фильтра нижних частот, выход - ко второму входу соответствующего триггера, входы выходного триггера через инверторы фаз подключены ко BTCVрыМ выходам упомянутых триггеров, а выход - к релейному блоку.

На фиг. 1 представлена структурная схема синхронизатора; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Синхронизатор содержит формирователи импульсов, 1, 1 триггеры 2,2 фнльт ры 3,3. «ижних частот, управляемые импульсные генераторы 4,4 инверторы 5,5 (фазы, .выходной триггер 6, релейт ный блок 7. Вход формирователей импульсов1 (l. присоединен к напряжению сети (генератора), а его выход - к одному из входо триггера 2(2 ), другой вход триггера 2 (2 ) присоединен к выходу. управляемого импульсного генератора. 4 (4 ) вход которого через фильтр нижних час тот 3 (З ) присоединен к первому выходу триггера 2 (2 ), ко второму выходу триггера 2 (2) через инвертор фазы 5 (5) присоединен вход выходного триггера 6, управляющего релейным блоком 7. В формировагел.ях импульсов 1 (l ) йапряжение сети (генератора) превращае ся в последовательность управляющих импульсов, образующихся в начале каждого периода (напряжения U Uij на временной диаграмме фиг. 2); частота след вания импульсов равна частоте сети UJ (генератора UJp). Каждый импульс перебрасывает триггер 2 (2) из состояния в состояние О. Управляемый импульсный генератор 4 (4) генерирует импульсы, поступающие Hai другой вход триггера 2 (2 ) и перебрасывает его в состояние 1. Частота следования этих импульсов равна; (1) raeUJ0 частота следования импульсов управляемого импульсного гене ратора 4 (4 ) при отсутствии упразляющего напряжения на ег входе; К| - коэффициент усиления управляемого импульсного генератора 4(4); UL - управляющее напряжение на выходе- фильтра нижних частот 3 (3).. Напряжение U , поступающее на вхо управляемого импульсного генератора, равно:, Ъ- 3 2СР(2 где kg, коэффициент усиления фильтра нижних частот 3 (з); Uorp- среднее значение напряжения на выходе триггера 2 (2) Выбор выхода триггера и величины коэффициентов k, k, производится таким образом, чтобы в определенном диа пазоне частот сети (генератора) происходил автоматический захват частоты и управляемого импульсного генератора и ее подстройка к значению ШцГ Uf , UJ. В случае, если захват произошел, управ ляемый импульсный генератор начинает генерировать импульсы с частотой сети (генератора), сдвинутые по фазе в сторону отстаивания на угол рсСг) отно щению к выходным импульсам формирователя 1 (l ). Величина угла сдвига фаз ч пропорциональна требуемой величине управляющего напряжения, необходимого для подстройки частоты управляем. мого импульсного генератора. При поступлении на входы триггера 2 (2 ) импульсных последовательностей, сдвинутьпс на угол р , напр$шение на его выходе равно: - коэффициент усиления триггера 2 (2 ). На фиг. 2 показаны импульсные последовательности управляемых импульсных генераторовУцл и Uqp,напряжение на выходе триггераЦ с и ),.f,Щ)кcGemкey.Ном к фильтру нижних частот 3 (З ) и напряжение на выходе фильтра нижних часTOTU cCJjr)Очевидно, что угол отстаивания fb с,г) пропорционален скольжению напряжения сети (генератора) по отношению к фикснн рованной частоте управляемого импульсного генератора : Рссг) р с :п-- о Действительно, из формулы (3 U а с учетом выражений (1) и 2). с-% .(5) .. Для того, чтобы углы отстаивания управляемых импульсных генераторов со, ответствовали зависимости: fej используются не .сами углы р (г). а их дополнения до . Действительно, из . формулы (5) имеем: Ш -ил.(Л/ -ои Тс-21.-р,ф5; ,j -, 2it ) Операцию инвертирования фазы в соответствии с формулой (7) вьтолняют инверторы фазы 5,5 . Используя для запуска выходного гри гора 6 выходные сигналы инверторов фаз 5,5 , получаем на выходе триггера 6 импульсную последовательность ; В м мент совпадения фаз, сдвинутых на углы Jl, напряжений Ujt U , напряжение на выходе триггера 6 меняется скачЕкообразно. Этот момент используется для подачи команды на включение выключате ля генератора релейным блоком 7, В момент подачи команды синхронизи руемые напряжения сдвинуты на угол d пропорциональный скольжениюШ и вр&мени включения выключателя генератора .. . ff.nf. .Tf. . j:c- ° «r «c K.4,,K4 Обеспечив подбор коэффициентов k k гак, чтобы имело место равенство , (g) получаем возможность отработки синхронизатором постоянного времени опереже- ния, В синхронизаторе предусмотрен контроль допустимь1х значений угловых скоростей скольжения. Функции блока KOHIV роля выполняет релейный блок 7, который принципиально может бь1ть выполнен таким же, как у прототипа, В качестве формирователей импульсов 1 и 1 , триггеров 2, 2 и 6, фильтров нижних частот могут быть использованы типовые элементы; управляемые генераторы импульсов могут быть выполнены по типу мостового релаксационного - генератора. Что же касается инверторов фазы 5, (5 ) то они могут быть выполнены на базе типовой схемы совпадения, триггера, управляемого по счетному входу, и транзисторного ключа. (в) Устройство достаточно просто, отлинчается высокой точностью построения опережения, не требует операции дифференцирования для определения угловой скорости скольжения; его работа не зависит от колебаний напряжения сети и генератора. Важным преимущесг BOM устройства является возможность его работы во всем диапазоне допустймых значений угловой скорости скольж&ния U)5 or - WsAon °- - SAoti том числе и при Шз - О, Формула изобретения Синхронизатор с постоянным временем опережения, содержащий формирователи импульсов, вход каждого из которых служит для подключения на напряжение сети и генератора, триггеры, к входу каждого из которых подключен выход соответс1 вующего формирователя, фильтры нижних частот, включенные на выходе каждого из триггеров, и релейный блок на выходе синхронизатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при малых угловых скоростях скольжения, он снабжен выходным триггером, кнверторами фаз и управляемыми импульсными генераторами, причем вход каждого из управляемых генераторов подключен к выходу соответствующего фильтра нижних частот, - ко второму входу соответствующего триггера, входы выходного триггера через инверторы фаз подключены ко вторым выходам упомянутых триггеров, а выход - к релейному блоку. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Бобров И. И. Импульсный автоматический синхронизатор, Электричество, № 3, 1967.